专利名称：流水线adc结构的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及模数转换器技术领域，特别涉及一种流水线ADC结构。
背景技术：
模数转换器(Analog to Digital Circuit,ADC)是混合信号系统中重要的组成部分，在各种ADC中，流水线ADC以其在精度、速度、功耗和面积方面特有的折中优势而被广泛米用。请参考图1，图I为现有的流水线ADC的结构示意图，流水线ADC由若干个子级
101 (STAGEU STAGE2、STAGE3、......STAGEk-U STAGEk)、延时同步寄存器阵列 102 和数字
纠错1旲块103组成。请参考图2,图2为现有的流水线ADC的子级电路结构不意图，其中，每
个子级(STAGE1、STAGE2、STAGE3、......STAGEk-I、STAGEk)均包括采样保持电路(S/H 电
路)201、子模数转换器(SubADC) 202、子数模转换器(SubDAC) 203、减法器204和余差放大器205，其中所述采样保持电路201的输入端与所述子模数转换器202的输入端相连作为所述子级101的输入端，所述采样保持电路201的输出端与减法器204的第一输入端相连，所述子模数转换器202的输出端与子数模转换器203的输入端和延时同步寄存器阵列102的输入端相连，所述子数模转换器203的输出端与所述减法器204的第二输入端相连，所述减法器204的输出端与余差放大器205的输入端相连。请一并参考图I和图2，现有的流水线ADC的各子级101在采样周期和放大周期之间交替工作来完成模拟信号转换成数字信号，具体地，以第i子级(STAGEi) 200为例做示范性说明，输入电压信号首先由采样保持电路201采样，在采样周期，采样的信号由STAGEi中的子模数转换器202处理，产生Bi+r位数字码，该数字码被送入延时同步寄存器阵列102的同时送入STAGEi200中的子数模转换器203重新转换为模拟信号，并在减法器204中与原始的输入电压信号相减，相减的结果为余差，所述余差信号在余差放大器乘以2rl，再被送入到下一子级STAGEi+1处理，该过程一直重复到STAGEk级。各级所产生的Bk位数字码送入延时同步寄存器阵列102进行延时对准，然后经数字纠错模块103进行纠错处理后输出最终的数字码。但是，现有的流水线ADC的各子级101的余差放大器205只在放大周期工作，在采样周期对流水线ADC并不起任何作用却要消耗直流功耗，且现有的每个子级都具有一个余差放大器205，导致流水线ADC占用的芯片面积大。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种共享余差放大器的流水线ADC结构。为解决上述问题，本发明提供一种流水线ADC结构，包括相邻的两个子级；所述两个子级轮流共用一个放大器，且所述放大器在第一时序工作于后一子级，在第二时序工作于前一子级，且第一时序与第二时序不同。可选的，所述子级包括
第一节点；采样单元，用于将所述第一节点的电位抬升至残差电压；比较单元，用于将第一节点的电位由残差电压放大至第二电压，并将所述第二电压作为传输至下一子级并作为其残差电压，所述第二电压与残差电压成倍数关系。可选的，所述倍数为3。可选的，所述采样单元与比较单元共用第一电容和第二电容。可选的，所述采样单元包括并联的第一支路和第二支路；所述第一支路包括串联的第一电容与第一开关；第二支路包括串联的第二电容与第二开关；所述第一节点位于第二开关与第二电容之间； 所述采样单元的输入电压输入前一级的残差电压，所述采样单元的输入电压经由第一支路和第二支路并联的节点处输入。可选的，所述采样单元还包括稳定电压输入端，所述稳定电压输入端经由第三开关与并联的所述第一支路与第二支路串联，所述稳定电压输入端用于输入稳定电压。稳定电压输入端，所述稳定电压输入端经由第三开关与并联的所述第一支路与第二支路串联，所述稳定电压用于输入稳定电压。可选的，所述比较单元包括依次串联的参考电压开关、第一电容和第二电容，所述比较单元的输入电压经由所述参考电压开关输入。可选的，所述参考电压开关数量至少为I。可选的，所述参考电压开关数量为3。可选的，所述参考电压开关包括并联的第一参考电压开关、第二参考电压开关和第三参考电压开关，所述第一参考电压开关、第二参考电压开关和第三参考电压开关的非并联端分别输入第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压作为所述比较单元的输入电压，所述第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压与前一级残差电压相关。可选的，所述比较单元还包括放大器；所述第一电容的一端与第二电容一端相连且所述连接端为第二节点，所述第二节点与第四开关的一端相连，所述第四开关的另一端与放大器的正输入端经由第四开关电连接至串联的所述第一电容和所述第二电容之间；第一节点与第五开关的一端相连，所述第五开关的另一端与放大器的负输出端相连；在采样单元工作的时候，所述第一开关、第二开关、第三开关闭合，所述参考电压开关、第四开关和第五开关断开；在比较单元工作的时候，所述第一开关、第二开关、第三开关断开，所述参考电压开关、第四开关和第五开关闭合。可选的，所述子级还包括与所述采样单元镜像对称的镜像采样单元以及与所述比较单元镜像对称的镜像比较单元。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明通过相邻的两个子级轮流共用一个放大器，且所述放大器在第一时序用于前一子级，在第二时序用于后一子级，且第一时序与第二时序不同；来提高放大器的利用率，降低本发明流水线ADC结构的功耗，进一步的，本发明的所述采样单元与比较单元共用第一电容和第二电容，降低流水线ADC结构占用芯片的面积。
进一步的，本发明流水线ADC结构的子级具有采样单元，比较单元，与所述采样单元镜像对称的镜像采样单元，以及与所述比较单元镜像对称的镜像比较单元，能够降低流水线ADC结构的误差。
图I为现有的流水线ADC的结构示意图；图2为现有的流水线ADC的子级电路结构不意图；图3为本发明一实施例的子级示意图；图4为本发明一实施例的流水线ADC的结构示意图。
具体实施方式
由背景技术可知，现有的流水线ADC的各子级的余差放大器只在放大周期工作，在采样周期对流水线ADC并不起任何作用却要消耗直流功耗，且现有的每个子级都具有一个余差放大器，导致流水线ADC占用的芯片面积大。为此，本发明的发明人提出一种优化的流水线ADC结构，包括相邻的两个子级，所述两个子级轮流共用一个放大器，且所述放大器在第一时序用于前一子级，在第二时序用于后一子级，且第一时序与第二时序不同。具体的，请参考图3，每一子级300包括第一节点301 ；采样单元302，用于将所述第一节点301的电位抬升至残差电压；比较单元303，用于将残差电压放大至第二电压，并将所述第二电压作为下一子级的残差电压传输至下一子级，所述第二电压与残差电压成倍数关系。需要说明的是，本领域的技术人员可以根据具体流水线ADC结构的需求选择具体的倍数关系，例如可以为3倍、2倍、5倍、10倍...，在此特意说明，不应过分限制本发明的保护范围。 还需要说明的是，在本实施例中，所述采样单元与比较单元共用第一电容和第二电容来实现采样单元302的用于将所述第一节点301的电位抬升至残差电压功能，以及比较单元303的用于将残差电压放大至第二电压，并将所述第二电压作为下一子级的残差电压传输至下一子级的功能。其中，请参考图4，所述采样单元302包括第一支路和与第一支路并联的第二支路。所述第一支路包括第一开关401、与第一开关401串联的第一电容501。所述第二支路包括第二开关402、与第二开关402串联的第二电容502。所述第一节点603位于第二开关402与第二电容502之间。所述采样单元302的输入电压输入前一级的残差电压，所述采样单元302的输入电压经由第一支路和第二支路并联的节点601处输入。进一步的，所述采样单元302还包括与所述第一支路与第二支路并联的另一端连接的第三开关403。所述采样单元302包括还包括稳定电压(Vd)输入端，所述稳定电压输入端经由第三开关403与并联的所述第一支路与第二支路串联，所述稳定电压输入端输入稳定电压Vd,所述稳定电压Vd用于在米样阶段稳定第一电容501和第二电容502之间的电位。请依旧参考图4，所述比较单元303包括依次串联的参考电压开关700、第一电容501、第二电容502。所述参考电压开关700的数量至少为1，在本实施例中，所述参考电压开关700数量为3,依次为第一参考电压开关701、第二参考电压开关与第三参考电压开关。作为一实施例，请参考图4，所述比较单元303包括第一参考电压开关701、第二参考电压开关702与第三参考电压开关703并联，并依次串联第一电容501和第二电容502 ;所述第一电容501与第二电容502的连接端为第二节点602，所述第二节点602与第四开关404的一端相连，所述第四开关404的另一端与放大器800的正输入端相连；所述第二电容502的另一端为第三节点603，所述第三节点603与第五开关405的一端相连，所述第五开关405的另一端与放大器800的负输出端相连。 具体的，当流水线ADC结构工作在第一时序时，第一开关401、第二开关402和第三开关403闭合，所述参考电压开关、第四开关404和第五开关405断开；第一节点601接受该子级的前一子级输入的残差电压，稳定电压(Vd)输入端保持恒定电位，例如为0电位，使得所述第一节点的电位抬升至残差电压，需要说明的是，在第一时序时，放大器800工作在该子级相邻的后一子级900的放大单元。当流水线ADC结构工作在第二时序时，所述第一开关401、第二开关402、第三开关403断开，第四开关404和第五开关405闭合，第一参考电压开关701、第二参考电压开关702与第三参考电压开关703会择一闭合，残差电压依次经过模数转换和数模转换后输入至闭合的参考电压开关；由于在第一时序时，所述第一电容501的一个极板的电压为残差电压，当第二时序时，依次经过模数转换和数模转换后的残差电压加载至所述第一电容501,使得第二节点602的电位为依次经过模数转换和数模转换后的残差电压与残差电压之和，即实现对所述残差电压和依次经过模数转换和数模转换后的残差电压进行比较；在所述残差电压和依次经过模数转换和数模转换后的残差电压进行比较时，放大器800会对第一电容501供给电荷，使得第二节点602的电位抬升至依次经过模数转换和数模转换后的残差电压与残差电压之和；由于在第一时序，所述第二电容502的一个极板的电压为残差电压，当第二节点602的电位抬升至依次经过模数转换和数模转换后的残差电压与残差电压之和，第三节点603的电位被抬升至残差电压的3倍，在此过程中，放大器800会对第二电容502供给电荷；当第三节点603的电位被抬升至残差电压的3倍，即完成对所述残差电压的放大，放大后的残差电压被加载至后一子级，需要说明的是，在所述放大器800工作在第二时序，而与该子级相邻的后一子级900的采样单元在第二时序工作。请参考图4,所述子级包括采样单元302 ；比较单元303 ；与所述采样单元镜像对称的镜像采样单元302’ ；以及与所述比较单元镜像对称的镜像比较单元303’。其中，采样单元302与比较单元303可以参照之前实施例的结构，而在本实施例提供的子级，所述镜像采样单元302’与所述采样单元302为镜像关系，所述镜像比较单元303’与所述比较单元303为镜像关系。在现有的技术中，所述残差电压具有2路信号第一残差电压INP和第二残差电压INN，且第一残差电压INP与第二残差电压INN具有180度的相位差，为了能够降低流水线ADC结构的误差，本实施例中采用包括采样单元302 ;比较单元303 ;与所述采样单元镜像对称的镜像采样单元302’ ；以及与所述比较单元镜像对称的镜像比较单元303’的结构，在采样单元302和比较单元303中输入第一残差电压INP，在镜像采样单元302’和镜像比较单元303’输入与第一残差电压INP相位相差180度的第二残差电压INN，从而使得流水线ADC结构的误差较小。 本发明通过相邻的两个子级轮流共用一个放大器，且所述放大器在第一时序用于前一子级，在第二时序用于后一子级，且第一时序与第二时序不同；来提高放大器的利用率，降低本发明流水线ADC结构的功耗，进一步的，本发明的所述采样单元与比较单元共用第一电容和第二电容，降低流水线ADC结构占用芯片的面积，更佳的，本发明流水线ADC结构的子级具有采样单元，比较单元，与所述采样单元镜像对称的镜像采样单元，以及与所述比较单元镜像对称的镜像比较单元，能够降低流水线ADC结构的误差。 本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。权利要求
1.一种流水线ADC结构，包括 相邻的两个子级； 其特征在于， 所述两个子级轮流共用一个放大器，且所述放大器在第一时序工作于后一子级，在第二时序工作于前一子级，且第一时序与第二时序不同。
2.如权利要求I所述的流水线ADC结构，其特征在于，所述子级包括 第一节点； 采样单元，用于将所述第一节点的电位抬升至残差电压； 比较单元，用于将第一节点的电位由残差电压放大至第二电压，并将所述第二电压作为传输至下一子级并作为其残差电压，所述第二电压与残差电压成倍数关系。
3.如权利要求2所述的流水线ADC结构，其特征在于，所述倍数为3。
4.如权利要求2所述的流水线ADC结构，其特征在于，所述采样单元与比较单元共用第一电容和第二电容。
5.如权利要求4所述的流水线ADC结构，其特征在于，所述采样单元包括并联的第一支路和第二支路；所述第一支路包括串联的第一电容与第一开关；第二支路包括串联的第二电容与第二开关； 所述第一节点位于第二开关与第二电容之间； 所述米样单兀的输入电压输入前一级的残差电压，所述米样单兀的输入电压经由第一支路和第二支路并联的节点处输入。
6.如权利要求5所述的流水线ADC结构，其特征在于，所述采样单元还包括 稳定电压输入端，所述稳定电压输入端经由第三开关与并联的所述第一支路与第二支路串联，所述稳定电压输入端用于输入稳定电压。稳定电压输入端，所述稳定电压输入端经由第三开关与并联的所述第一支路与第二支路串联，所述稳定电压用于输入稳定电压。
7.如权利要求4所述的流水线ADC结构，其特征在于，所述比较单元包括依次串联的参考电压开关、第一电容和第二电容，所述比较单元的输入电压经由所述参考电压开关输入。
8.如权利要求7所述的流水线ADC结构，其特征在于，所述参考电压开关数量至少为Io
9.如权利要求8所述的流水线ADC结构，其特征在于，所述参考电压开关数量为3。
10.如权利要求9所述的流水线ADC结构，其特征在于，所述参考电压开关包括并联的第一参考电压开关、第二参考电压开关和第三参考电压开关，所述第一参考电压开关、第二参考电压开关和第三参考电压开关的非并联端分别输入第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压作为所述比较单元的输入电压，所述第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压与前一级残差电压相关。
11.如权利要求8所述的流水线ADC结构，其特征在于，所述比较单元还包括放大器；所述第一电容的一端与第二电容一端相连且所述连接端为第二节点，所述第二节点与第四开关的一端相连，所述第四开关的另一端与放大器的正输入端经由第四开关电连接至串联的所述第一电容和所述第二电容之间；第一节点与第五开关的一端相连，所述第五开关的另一端与放大器的负输出端相连；在采样单元工作的时候，所述第一开关、第二开关、第三开关闭合，所述参考电压开关、第四开关和第五开关断开； 在比较单元工作的时候，所述第一开关、第二开关、第三开关断开，所述参考电压开关、第四开关和第五开关闭合。
12.如权利要求2所述的流水线ADC结构，其特征在于，所述子级还包括与所述采样单元镜像对称的镜像采样单元以及与所述比较单元镜像对称的镜像比较单元。
全文摘要
一种流水线ADC结构，包括相邻的两个子级，所述两个子级轮流共用一个放大器，且所述放大器在第一时序用于后一子级，在第二时序用于前一子级，且第一时序与第二时序不同。本发明提供的流水线ADC结构占用的芯片面积小，功耗低。
文档编号H03M1/12GK102739253SQ20111008245
公开日2012年10月17日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者李琛, 陈亮 申请人:无锡华润上华半导体有限公司, 无锡华润上华科技有限公司